針對世界金融風暴的應對,中央發(fā)改委拿出4萬億連同地方財政的支持預計將有10多萬億的資金投入到國家交通、扶持企業(yè)、完善基礎建設上。最近國家科技部在全國啟動“十城萬盞”LED路燈半導體照明應用工程,在這股強勁東風下,一貫得到政府支持的半導體照明產(chǎn)業(yè),將是一個大發(fā)展的契機。許多企業(yè)都看好這個朝陽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間,特別是半導體戶外照明的明顯節(jié)能優(yōu)勢。近2年一哄而上的諸多企業(yè),在還不甚了解半導體道路照明制作的特點下,模擬、仿造、沿著現(xiàn)今的常規(guī)照明路燈多種“蛇頭”形狀制作,一時間“百家爭鳴,百花齊放”的產(chǎn)品紛紛推向市場。經(jīng)過這兩年上路實驗情況的檢驗,大部分的產(chǎn)品均存在不同程度的問題。
大功率LED路燈技術問題具體表現(xiàn)在:
1.由于對LED光源工作條件的要求不甚了解造成光衰減嚴重甚至于死燈。
2.對道路照明要求感悟不足,科學性點光源光學配光難點及對色溫在道路照明中的重要性忽略,易造成眩光,斑馬效應和在空氣污染嚴重,下雨有霧天氣的環(huán)境中,造成燈亮地面不夠亮的現(xiàn)象。
3.對保證LED工作條件和對電源技術性的認知程度不足,造成產(chǎn)品在電源上的故障層出不窮。
4.對當今LED路燈實用性道路的應用概念不清,盲目的與大功率氣體放電燈“媲美”不計成本的制作超大功率LED路燈,造成不切合實際的價格昂貴的路燈產(chǎn)品難以推廣。
5.對道路照明要求模糊,實際使用維護的欠考慮,造成直接使用業(yè)主的抵制。
本人針對以上問題與大家一起討論解決方案:
對LED光源的工作環(huán)境這個問題的討論,需具備了解LED的基本常識;發(fā)光二極管其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性,即正向導通,反向截止、擊穿特性。此外,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下,電子由N區(qū)注入P區(qū),空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復合而發(fā)光,其現(xiàn)今大功率LED發(fā)光效率約為30%,70%將是熱能,需要將其散熱處理。大功率白光LED的結溫TJ在亮度衰減70%時與壽命的關系可看出:TJ=50℃時,壽命為90000小時,TJ=80℃時,壽命降到34000小時,TJ=115℃時,其壽命只有13300小時了。TJ在散熱設計中要提出最大允許結溫值TJmax,實際的結溫值TJ應小于或等于要求的TJmax,即TJ≤TJmax。
從以上的測試數(shù)據(jù)圖示經(jīng)測試發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度其結溫溫度應(<85℃)。高于此溫度范圍效率將大大降低,甚至于燒毀??梢钥闯鰷囟葘ζ渲苯佑绊懙闹匾?。特別值得一提的是,對散熱材料的熱平衡速度要求重視度,造成光源的熱得不到有效的處理引起光衰減嚴重?,F(xiàn)在許多生產(chǎn)廠家大功率LED的熱沉散熱殼體應用基本采用不同的合金鋁材料,其導熱系數(shù)不一,一些材料的散熱速率難以滿足LED工作條件。不可忽略的鋁基板及導熱硅膠,硅脂材料的導熱環(huán)節(jié),使用材料的實際壽命質量,將直接影響LED的工作散熱條件。如何減少中間環(huán)節(jié),直接與熱沉散熱近距離接觸將熱量快速達到平衡的有效散熱,是現(xiàn)今高質量的LED燈具產(chǎn)品開發(fā)需考慮的方向。
先從材料分析:金屬的熱傳導系數(shù)表:
銀 429銅 401金 317鋁 237鐵 80錫 67鉛 34.8
銀熱傳導系數(shù)比較好,但缺點就是價格太高,純銅散熱效果則次之,但已經(jīng)算是非常優(yōu)秀的了。不過銅也有缺點:造價高、重量重、不耐腐蝕等。所以現(xiàn)在大多數(shù)散熱片都是采用輕盈堅固的鋁材料制作的,其中鋁合金的熱傳導能力最好,好的風冷散熱器一般采用鋁合金制作。至于銅,目前市場上也出現(xiàn)了純銅的散熱器,銅的導熱性能比起鋁要快的多,但銅的散熱沒有鋁快,銅可以快速的把熱量帶走,但無法在短時間內(nèi)把本身的熱量散去,另外銅的可氧化性是銅本身最大的弊病。當銅一旦出現(xiàn)氧化狀態(tài),從導熱和散熱方面都會大大的下降。
從對比上看,最好的散熱材料也并不是鋁材。銅和鋁的對比中形成了一種新型的工藝——銅鋁結合。所謂的銅鋁結合就是把銅和鋁用一定的工藝完美的結合到一塊,讓銅快速的把熱量傳給鋁,再由大面積的鋁把熱量散去,這不但增充了鋁的導熱不及銅,還彌補了銅的散熱不如鋁,有機的結合從而達到急速傳熱快速散熱的效果。
多篇文章中都闡述了散熱是靠面積而不是看體積的大小,許多企業(yè)都了解了個中道理,殼體采用多層翅片散熱,但對熱沉散熱殼體的翅片忽略了防塵和積塵,日積月累將會影響殼體的散熱效果。應從在自然條件下規(guī)避積塵的最小化,不同方向的風和雨的自然沖刷可易性和清除灰塵的粘敷性。保證熱沉殼體的散熱效果不受惡劣環(huán)境的影響,散熱通道的暢通,做到真正的長壽命。
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